Файл: Два чуда космической техники специальный выпуск..pdf

В спускаемом аппарате установлены два вымпела с изображением Герба Союза Советских Социалистических Республик, которые были доставлены на поверхность планеты Венера.

РАДИОКОМПЛЕКС МЕЖПЛАНЕТНОЙ СТАНЦИИ

Радиокомплекс станции обеспечивает проведение траекториях из­ мерений параметров движения космического аппарата, запоминание и передачу служебной и научной информации, а также управление работой систем по командам с Земли.

В орбитальном отсеке, помимо двух приемников и передатчика, размещены телеметрические коммутаторы, дешифраторы, запоминаю­ щее устройство и вспомогательная электронная аппаратура. Часть радиокомплекса, размещенная в спускаемом аппарате, включает в себя два передатчика, телеметрический коммутатор и программный механизм. Кроме того, имеется устройство автоматического переклю­

зоне радиоволн. На трассе полета использовались три бортовые ан­ тенны: одна — остронаправленная с параболическим отражателем диаметром около 2,3 метра и две малонаправленные. В зависимости от программы сеанса выбиралась одна из этих антенн путем подачи соответствующих команд с бортового блока автоматики или с Зем­ ли. Передача информации со спускаемого аппарата при снижении его на парашюте производилась через специальную антенну, концентри­ рующую энергию в сравнительно узком конусе, в пределах которого находилась Земля. На трассе полета передатчики спускаемого аппа­ рата могли быть подключены к любой из малонаправленных антенн орбитального отсека.

Между сеансами связи бортовой радиокомплекс работал в дежур­ ном режиме, при котором оставались включенными дешифраторы командной радиолинии и один из приемников, подключенный к ма­ лонаправленной антенне. Кроме того, в этом режиме показания науч­ ных приборов вводились через телеметрический коммутатор в спе­ циальное запоминающее устройство. В любом из сеансов связи эта

информация могла быть передана с запоминающего устройства на Землю.

В сеансах связи аппаратура радиокомплекса работала в различ­

щее устройство. При этом скорость передачи информации устанав­ ливалась в зависимости от применяемой антенны и дальности, на которой находилась станция.

При проектировании и изготовлении радиоэлектронной аппарату­ ры было уделено особое внимание надежности ее функционирования. Пуску станции предшествовали длительные испытания аналогичных приборов в условиях более жестких, чем ожидаемые при полете. Отдельные, наиболее ответственные приборы дублированы. Однако при полете дублирующими приборами пользоваться не пришлось, так как все приборы работали безотказно.

Техническая сложность приема весьма слабых радиосигналов кос­ мических аппаратов, предназначенных для исследования планет Сол­ нечной системы, очевидна. В данном случае дополнительная труд­ ность состояла в том, что наиболее ценная информация передава­ лась во время подлета станции к Венере при весьма быстром нара­ стании скорости. Скорость движения передатчика относительно при­ емника изменяет длину волны принимаемых радиосигналов. Поэтому при приеме сигналов подлетающей к Венере станции необходимо было точно и с высокой скоростью перестраивать приемники Центра дальней космической связи.

СИСТЕМА ЭНЕРГОПИТАНИЯ

Система энергопитания станции «Венера-4» состоит из солнечных батарей, расположенных на двух панелях, химических аккумулято­ ров и блока управления. Она обеспечивает широкий диапазон нагру­ зок при минимальном весе и строится по схеме «генератор — буфер­ ная батарея». Генератором электрической энергии служит солнечная батарея на полупроводниковых преобразователях, а в качестве бу­

82

ферной батареи используются химические аккумуляторы. Буферная батарея обеспечивает питание аппаратуры станции в сеансах связи. Ее подзарядка производится от солнечных батарей на всей трассе полета.

В спускаемом аппарате установлен аккумулятор, который во вре­ мя полета находится в нерабочем режиме и лишь подзаряжается слабым током от отдельной секции солнечных батарей. При движе­ нии в атмосфере Венеры он обеспечивает питание всех приборов спускаемого аппарата. Емкость аккумулятора была рассчитана на обеспечение работы приборов спускаемого аппарата в течение не менее 100 минут после отделения от орбитального отсека для полу­ чения и передачи информации об атмосфере Венеры.

ОРИЕНТАЦИЯ МЕЖПЛАНЕТНОЙ СТАНЦИИ

На трассе полета, в соответствии с программой, станция ориен­ тируется в пространстве строго определенным образом, при помощи системы ориентации и стабилизации. Эта система выполняет сле­ дующие функции:

обеспечение наилучших условий работы солнечных батарей и системы терморегулирования;

ориентация параболической антенны на Землю в сеансах радио­ связи;

точная ориентация и стабилизация станции в пространстве во вре­ мя проведения коррекции траектории.

В состав системы ориентации и стабилизации входят электронно­ оптические датчики, гироскопические приборы и приборы управления. Разворот станции в заданное направление производится с помощью газовых реактивных микродвигателей. Положение станции в простран­ стве фиксируется относительно астрономических ориентиров: Земли, Солнца и звезды Канопус. Ориентация на всех этапах полета прохо­ дит следующим образом: отклонение от заданного ориентира опреде­ ляется оптическими датчиками, которые выдают сигналы в систему управления, включающие микродвигатели, и станция поворачивается до тех пор, пока не займет требуемое положение в пространстве.

Основным режимом полета станции к Венере является постоянная ориентация панелей солнечных батарей перпендикулярно к солнеч­ ным лучам. Специальный оптико-электронный датчик позволяет най­ ти направление на Солнце и сохранить это положение станции в пространстве. При этом связь со станцией поддерживается через малонаправленные антенны. Тот же режим ориентации может быть осуществлен за счет закрутки аппарата вокруг оси, перпендикуляр­ ной плоскости солнечных батарей. Предварительно эта ось ориенти­ руется на Солнце.

Использование в сеансах радиосвязи с Землей остронаправлен­ ной параболической антенны требует ориентировать станцию в про­ странстве с большой точностью. Высокая точность ориентации дости­ гается за счет того, что в этом случае положение станции в прост­ ранстве фиксируется относительно направлений на Солнце и Землю. После захвата Солнца и Земли в поле зрения датчиков антенна ока­ зывается направленной строго на Землю.

Самые высокие требования по точности ориентации предъявляют­ ся к станции во время проведения коррекции траектории. На этом этапе полета аппарат ориентируется в пространстве относительно направлений на Солнце и на звезду Канопус При развороте станции оба светила попадают в поле зрения оптических трубок датчика и ось двигателя занимает требуемое положение в пространстве.

СИСТЕМА ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ

Одной из важных систем межпланетных автоматических станций является система терморегулирования. На нее возложена ответствен­ ная задача поддержания во всех отсеках заданных температурных режимов. Необходимый тепловой режим обеспечивается сочетанием пассивных и активных способов терморегулирования.

Пассивным способом терморегулирования поддерживается тепло­ вой режим работы корректирующего двигателя, солнечных батарей, антенн и приборов, установленных снаружи станции. Это достигается подбором теплоизоляции, оптических коэффициентов покрытий и другими средствами.

С4

Тепловой режим орбитального отсека и спускаемого аппарата поддерживается активной системой терморегулирования. Принцип действия этой системы состоит в том, что во всех отсеках создается принудительная циркуляция газа. Обтекая тепловыделяющие эле­ менты приборов и систем, он нагревается и отдает избыточное тепло теплообменнику, который излучает его в космическое пространство. Регулируя расход газа, поступающего в теплообменник, получают в отсеках необходимый температурный режим. Система терморегу­ лирования полностью справилась с возложенными на нее задачами.

II. ПОЛЕТ К ВЕНЕРЕ

Станция «Венера-4» была запущена 12 июня 1967 года. Вначале аппарат вместе с последней ступенью ракеты-носителя был выведен на промежуточную орбиту искусственного спутника Земли. После полета по орбите последняя ступень ракеты-носителя сообщила станции вторую космическую скорость и перевела ее на траекторию полета к Венере. В результате обработки радионзмерений было установлено, что траектория полета близка к расчетной, проходит на расстоянии 160 тысяч километров ог Венеры (см. рис. 3).

Рис. 3. Схема и основные этапы полета станции «Венера-4».

м ож ение спускаем ого ап парата в атмосф ере Венеры . 6. С пуск

85

Для попадания станции на планету было необходимо провести коррекцию траектории. Величина и направление корректирующего импульса были рассчитаны в Центре управления полетом и пере­ даны на борт станции. Коррекция, проведенная 29 июля 1967 года, когда станция «Венера-4» находилась на расстоянии 12 миллионов километров от Земли, обеспечила надежное попадание в планету и прямую радиовидимость станции при подлете к Венере с Центра дальней космической связи.

За четыре с лишним месяца полета было проведено 114 сеан­ сов радиосвязи, в течение которых был передан большой объем ин­ формации.

86

67

В момент раскрытия основного парашюта включился передат­ чик спускаемого аппарата. Началась передача данных об атмо­ сфере планеты. Измерение с помощью радиовысотомера, проведен­ ное в этот момент, показало высоту над поверхностью Венеры 26 ки­ лометров. По замеренным параметрам атмосферы был проведен расчет дальнейшего движения спускаемого аппарата. В начале участ­ ка плавного спуска скорость снижения составляла около десяти мет­ ров в секунду. По мере спуска и увеличения плотности атмосферы скорость снижения убывала и в конце спуска составляла три метра в

с высоты полметра). Через 94 минуты станция прекратила передачу информации. До этого момента давление и температура атмосферы все время плавно нарастали. Расчет величины снижения станции до конца передачи данных подтверждает, что она вела передачу до самого момента посадки на поверхность планеты. Окончание пере­ дачи информации после посадки станции на поверхность планеты может быть объяснено тем, что она заняла положение, вызвавшее

III . НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Научные исследования проводились станцией «Венера-4» на всем протяжении полета Земля—Венера, в околопланетном про­ странстве Венеры и в плотных слоях ее атмосферы. В орбитальном отсеке была размещена следующая научная аппаратура: трехком­

88